,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,第一章 绪论,船舶原理与设计,20,11,年,船舶设计原理,第 三 章 船舶重量与重心,上海交通大学,船舶海洋与建筑工程学院,课 号：,001-(2010-2012-1),教学班：,NA435,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,第一章 绪论,第三章、,船舶重量重心,3.1,概述,船舶的重量重心是船舶最重要参数之一，准确地估算或计算，并控制好船舶的重量与重心位置是保证船舶各项性能的根本条件。,1.,重量分类,船舶的总重量即排水量分为空船重量LW和载重量DW两局部，空船重量是船舶的一项重要指标，载重量是船舶的装载能力。,LW空船重量t；民船设计中通常将其分为船体钢料重量 WH、舾装重量 WO 和机电设备重量 WM 三大局部，即:,DW载重量t；包括货物、旅客、船员、行李、油水燃油、滑油、淡水等、食品、备品、供给品以及压载水等。,3.1,概述,第三章、,船舶重量重心,一般货船，通常取四种典型载况：,满载出港设计排水量状态；,满载到港船上的油水等消耗品重量规定为设计状态储,备量的10；,压载出港船上不装载货物，但有所需的压载水，油水储藏,量为设计状态之值；,压载到港船上不装载货物，但有所需的压载水，油水为其,总储藏量的10。,2.,典型载况,3.2,空船重量估算,第三章、,船舶重量重心,1.,影响船体钢料重量的主要因素,3.2.1,船体钢料重量的分析与估算,主尺度,主尺度(L、B、D、d、CB中影响最大的是L，其次是B，d 和 CB 对WH 的影响较小，而 D 的影响程度要根据具体情况来分析。如用指数函数的形式来表示其影响程度，即：,式中：、称为主尺度对船体钢料重量的影响指数。,各指数的大体关系为：和 及 ，其中 1。参见表,3.2,空船重量估算,3.2.1,船体钢料重量的分析与估算,第三章、,船舶重量重心,1.,影响船体钢料重量的主要因素,2布置特征,甲板层数,舱壁数量,上层建筑和甲板室,布置决定的结构形式,3使用要求,新船要求的使用年限,结构材料高强度钢的使用比例,附体的大小和多少,3.2,空船重量估算,3.2.1,船体钢料重量的分析与估算,第三章、,船舶重量重心,2.W,H,的粗估方法,1平方模数法,式中：,C,H1,取自母型船：,a,、,b,权重系数,2立方模数法,式中：,D1,相当型深,C,H2,取自母型船,3.2,空船重量估算,3.2.1,船体钢料重量的分析与估算,第三章、,船舶重量重心,2.W,H,的粗估方法,3指数法,式中：,C,H3,取自母型船；,忽略,d,和,C,B,时，取 为,0,。,4统计法,统计公式。,例如：适用于,10000,50000,吨散货船的统计公式：,式中：,3.2,空船重量估算,3.2.1,船体钢料重量的分析估算,第三章、,船舶重量重心,3.比较精确的估算方法,1每米船长重量法,需具备新船和母型船的典型横剖面结构图和总布置图。,估算步骤如下：,全船性结构钢料重量的估算：,分别计算出新船和母型船单元长度每米长度重量的结构重量 w 和 w0。按下式换算新船的全船性钢料重量：,式中：下标为“o者是母型船之值；,WHO为母型船对应的全船性钢料重量。,局部修正和计入其它结构重量。,2分项重量换算法,3.2,空船重量估算,3.2.2,舾装重量的分析与估算,第三章、,船舶重量重心,1.,舾装重量的分析,舾装局部重量的特点是：工程繁多，且各自独立，规律性差。采用分类、分项估算较可靠。,估算舾装重量，通常可分成以下四类，分别对照母型船的舾装重量资料来分析和估算,与船的排水量和主尺度有关的重量如船舶设备与系统，包括锚、舵、系泊、消防、管系、油漆等。,与船员或旅客人数有关的重量如舱室木作衬板、天花板、甲板敷料、家俱、卫生设备、救生设备等。,与船的使用特点有关的重量如货船上的起货设备及舱口盖，拖船上的拖带设备等。,特殊工程重量如减摇装置，侧向推进装置等。,3.2,空船重量估算,3.2.2,舾装重量的分析与估算,第三章、,船舶重量重心,1.,舾装重量,W,O,的估算方法,W,O,的粗略估算方法也有类似于,W,H,估算方法中的平方模数法和立方模数法，即：,平方模数法：,立方模数法：,或：,或：,式中：,C,O1,、,C,O2,、,C,O3,、,C,O4,均为取自母型船的对应系数。,3.2,空船重量估算,3.2.2,舾装重量的分析与估算,第三章、,船舶重量重心,1.,舾装重量,W,O,的估算方法,W,O,的其他估算方法：,统计公式；,较详细的分项估算。,分项估算的详细程度根据设计的深度而定。对于已确定的具体舾装设备，可参照设备样本提供的重量资料来确定，如救生设备、锚泊设备、舵设备、起货设备等。对于舱口盖、甲板覆料、内装材料等可根据布置和选型结果，用型船资料或经验公式等方法估算。对于设计暂未确定的其他杂项的重量也可用型船资料换算，换算中注意对新船和型船的不同处应进行适当的修正。,3.2,空船重量估算,3.2.3,机电设备重量估算,第三章、,船舶重量重心,1.,按主机功率,的粗估方法,机电设备重量可以近似地按主机功率平方根 的关系进行换算,，例如：,式中：PD主机功率MCRkW；,CM系数，可用母型船资料换算。缺乏母型资料时，CM可按以下范围取值：对于中速主机：CM=56，对于低速主机：MCR 在10000kW以上时 CM=78；MCR在10000kW 以下时 CM=89。,2.,分项估算方法,3.2,空船重量估算,3.2.4,固定压载和排水量裕度,第三章、,船舶重量重心,1.,固定压载,固定压载属于空船重量的一局部。船舶加固定压载的主要原因有：,某些船稳性缺乏，加固定压载以降低重心高度；,某些特殊船舶嫌满载吃水太浅或排水量太小，用固定压载加大吃水和排水量；,有的船因布置的特殊要求导致浮态不理想，用加固定压载来调整纵倾。,对于一般运输货船，设计成加固定压载是不允许的。某些特殊情况下，新船建造完工后，发现重心过高或浮态很不好，用加固定压载来作为一种补救措施，以便在新船牺牲了局部装载能力后还能继续使用。,3.2,空船重量估算,3.2.4,固定压载和排水量裕度,第三章、,船舶重量重心,设计中重量估算误差。,未预计重量的增加，如在设计后期或建造过程中船东提出增加设备等。,建造中时常难免会采用代用品包括材料及设备等导致空船重量增加。,2.,排水量裕度,排水量裕度也叫排水量储藏。在估算空船重量时，通常都要考虑加一定的排水量裕度，其原因大致有以下三个方面：,排水量裕度的取值视不同设计阶段而定，例如，在初步设计阶段，排水量裕度可取空船重量,L,W,的,4,6,。或者对船体钢料重量,W,H,取,3,5,，对舾装重量,W,O,和机电设备重量,W,M,各取,8%10,。,3.3,载重量估算,第三章、,船舶重量重心,3.3.1,人员、行李、食品、淡水的重量,载重量DW包括了货物、人员及行李、食品、淡水、燃油、滑油、炉水以及备品和供给品的重量，如果设计状态还有压载水的话，那么还包括压载水的重量。,如设计任务书DW，为了考虑各种舱室容积的要求和计算重心的位置等，也必须对组成载重量的各局部重量进行计算或估算。,人员和行李通常按每人平均70kg50kg计算。,食品及淡水总储藏量自持力人员数定量,R为续航力，Vs是效劳航速。,食品和淡水的定量标准,。,3.3,载重量估算,第三章、,船舶重量重心,1.燃油WF,t 航行时间 h;,g1主机耗油率kg/(kW.h)；,p1主机常用额定功率kW；,g2辅机主要指发电机组耗油率kg/(kW.h)；,p2航行时使用的辅机总功率kW；,g3其他燃油设备如燃油锅炉单位时间耗油量 kg/h；,k风浪影响系数，可取1.11.2。,2.滑油WL,3.炉水WBW,4.备品供给品,备品和供给品的重量可取空船重量的一个百分数，如0.5%1.0%LW。,3.3.2 燃油、滑油、炉水及备品供给品的重量,3.4,排水量的粗估和重量与浮力的平衡,第三章、,船舶重量重心,在设计的最初阶段，初步选取主尺度时如何考虑排水量的要求是设计者面临的第一个问题。在载重量的情况下，排水量的第一次近似通常可应用载重量系数的方法初步确定，即：,DW,的估算方法在有相近母型船资料时，用母型船资料较可靠。也有一些统计公式可供参考使用，例如：,式中,DW,称为载重量系数。,DW,表示船舶载重量,DW,占排水量的比例系数，对于相同排水量的船来说，,DW,大，表示空船重量轻，或者说载重能力大。由此可见，一艘运输货船,DW,的大小是反映该船设计建造质量的一个重要指标。,该式适用于,DW=10000,100000t,的散货船。,3.4,排水量的粗估和重量与浮力的平衡,第三章、,船舶重量重心,根据浮性方程：,粗估所得的新船排水量和初步选取的L、B、D、d及CB，就可根据这些要素估算出空船的重量 LW以及载重量DW。此时，一般情况下，LW+DWkLBdCB，需要调整。,设：,那么的增量为：,经整理归并后有：,N,称为为诺曼系数。,3.5,重心的估算方法,第三章、,船舶重量重心,或：,4载重量的重心高度,5新船重心高度的裕度,1船体钢料重心高度,式中：,C,E,或,C,E1,取自母型船，,D,1,为相当型深。,2舾装重心高度,3机电设备重心高度,1.,重心高度,3.5,重心的估算方法,第三章、,船舶重量重心,2.,重心纵向位置,Xg,空船重量的重心纵向位置，在设计初始阶段可近似用比例于船长,L,的方法，用母型船资料换算，即：,式中,C,L,比例系数，取自母型船。,在有了总布置方案以后，,X,gE,的估算应分项进行，并根据布置特征，采用相对位置来估算。,